当下,深海矿产的开发和利用逐渐成为大趋势。人类在进行大范围深海采矿的同时,不可避免的会对深海环境造成巨大的影响,而我国在深海采矿环境影响监测与评估的方法和技术手段上相对欠缺,未来在深海环境监测与评估方向的关键技术研究将变得越来越重要。在此背景下,本文提出一种沉积物扰动模拟装置,模拟采矿车在矿区集矿过程中对海底沉积物的扰动情况,为深海采矿环境影响评估提供手段。论文介绍了国内外对于深海采矿对沉积物扰动模拟的研究现状,重点介绍了国内外在深海采矿环境影响方面所做的试验,试验方案的设计、试验装置等。根据沉积物扰动模拟装置的工作环境,工作要求,提出本文的主要研究内容。论文对沉积物扰动模拟装置的整体和关键部件分别进行了说明。在对整体结构介绍中,针对装置的工作环境和需求提出可行的技术指标,并对装置搭载的观测仪器进行确定。在装置的关键部件的介绍中,对沉积物喷射装置的喷泥推进器、喷嘴、耐压保温电池舱三个部件分别进行结构设计和模拟分析。通过对分析结果进行对比,最终确定了3叶片喷泥推进器、有过渡喷嘴以及保温层厚度为5mm的耐压保温电池舱。论文基于Fluent软件对沉积物被扰动后的沉降过程进行数值模拟。在流场中定义模拟喷口的位置,设置连续相的进、出口边界条件和颗粒相的粒径范围、喷射速度、质量流率等参数,实现沉积物颗粒在流场中的瞬态监测。设置了三组对比模拟:分别为改变海水深度、改变喷口高度和改变颗粒喷射初速度。通过结果分析确定,改变深度对颗粒沉降影响不大;改变喷口高度,直接影响到颗粒沉降的时间和沉降的轨迹;改变颗粒喷射初速度,对沉降时间影响不大。为保证装置在实际工况下能够安全平稳的运行,论文设计了三个阶段的水池试验,分别为室内小型水池试验、大型水池试验以及港池试验,分别设计了可行的实验方案。通过论文的研究,成功完成了对沉积物扰动模拟实验装置的总体和关键部件的设计,利用模拟分析证明了关键部件的可行性和稳定性,并提出了装置可行的试验方案。这些工作为我国深海采矿环境影响的评估和监测提供经验积累。